專(zhuān)利名稱(chēng)：微囊化的遞送系統(tǒng)的制作方法
微囊化的遞送系統(tǒng)相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)是2008年5月16日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)12/121，809的部分繼續(xù)申 請(qǐng)，所述美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)要求2007年5月17日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)60/930，586 的權(quán)益。上述申請(qǐng)的全部講述內(nèi)容在此引為參考。
背景技術(shù)：
在許多應(yīng)用中，具有安全、簡(jiǎn)單和可靠的手段將物質(zhì)潛在地釋放到環(huán)境中、例如液 體或高濕度環(huán)境中，將是有用的。在制藥、食品、化妝品和分析工業(yè)中，存在許多可采用這種 釋放或遞送系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。例如，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種方法用于制備“即食”飲料，或在飲料已制備后繼而添加調(diào) 味劑或其他成分。自動(dòng)滴流式咖啡機(jī)將水加熱并調(diào)控水通過(guò)含有磨碎的咖啡豆固體的可滲 透濾器，同時(shí)將分餾的咖啡豆的提取出的油和香料提供到水流中，從而產(chǎn)生了具有咖啡香 味的飲料。同樣地，在制備茶時(shí)，使用過(guò)濾材料的袋子或封套來(lái)容納茶葉固體，當(dāng)碎茶葉浸 泡在熱水中時(shí)，香味從其中提取出來(lái)。目前，如果需要附加的調(diào)味劑例如香料或草藥，人們 必須購(gòu)買(mǎi)預(yù)先調(diào)好味的量的所需制品，或嘗試在煮泡后添加成分。此外，如果人們需要優(yōu)質(zhì) 的香味或更濃郁的焙炒風(fēng)味，也必須購(gòu)買(mǎi)一定量的那種配料。這些添加劑和優(yōu)質(zhì)焙炒香料 價(jià)格昂貴并且往往儲(chǔ)存期限有限，經(jīng)常在所購(gòu)買(mǎi)的量可以被個(gè)人合理地耗用完之前變質(zhì)。 因此，提供一種方便的手段，通過(guò)該手段可以整體制備飲料或可以將單獨(dú)分份并且儲(chǔ)存穩(wěn) 定的附加添加劑提供到事先存在的飲料中，將是合乎需要的。發(fā)明概述總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種獨(dú)特的、可印刷的微囊化的遞送系統(tǒng)/組合品，以及所 述遞送系統(tǒng)在遞送物質(zhì)中的用途，所述物質(zhì)包括但不限于調(diào)味劑、藥物、草藥、藥物制劑、化 妝品、分析指示劑以及食品和飲料添加劑。本發(fā)明還涉及制造本發(fā)明的微囊化的遞送系統(tǒng) 的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種方便的手段，通過(guò)該手段可以整體制備飲 料，或可以利用能夠向飲料提供附加的所需特性的微囊化成分，在微囊與流體混合或以其 它方式接觸時(shí)的潛釋放，將附加添加劑提供到事先存在的飲料中。附加添加劑可以是例如 調(diào)味劑、礦物質(zhì)、維生素、調(diào)料、著色劑、草藥、香料或藥物成分。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā) 明提供了一種“即時(shí)”制備各種飲料組分的方法，其中飲料的主要組成成分囊封在本發(fā)明的 遞送系統(tǒng)中；當(dāng)向系統(tǒng)中導(dǎo)入水或其他適合的液體時(shí)，流體溶解微囊，將組成成分釋放到溶 劑中并立即產(chǎn)生了新的飲料。還包括了本發(fā)明的其他示例性實(shí)施方案，所述實(shí)施方案在保持同樣的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和 物理特性的同時(shí)，能夠適用于完全不同的應(yīng)用。例如，本發(fā)明的微囊化的遞送系統(tǒng)可用于增 加許多藥物制劑例如疫苗和藥物以及各種分析指示劑例如用于驗(yàn)?zāi)蚝腿焉餃y(cè)試的分析指 示劑的效用和使用便利性。包括的其他示例性實(shí)施方案涉及消毒或除去液體中不需要的 化合物，包括但不限于利用抗微生物劑的潛釋放除去微生物以使不純凈的水適于飲用，和/ 或利用氯清除劑例如硝酸鉀或碳酸鋰的潛在導(dǎo)入除去化學(xué)化合物例如氯以改進(jìn)口味。還包括了其他實(shí)施方案，例如需要潛活化的二元添加劑(例如雙組分環(huán)氧樹(shù)脂和二元消毒劑)。因此，本發(fā)明涉及微囊化的遞送系統(tǒng)/組合品或方法，其中一種或多種待遞送物 質(zhì)囊封在小囊(例如微囊)中，并且所述囊附著于基材的一個(gè)或多個(gè)表面。為了執(zhí)行物質(zhì) 的遞送，對(duì)基材和/或囊施加一定條件(例如觸壓、PH變化、溫度變化、與化學(xué)物質(zhì)接觸或 與流體或高濕度環(huán)境接觸)，使被囊封的物質(zhì)基本上從囊中釋放出來(lái)。本發(fā)明還涉及采用杯 子、袋子、過(guò)濾器、香料盤(pán)片、化妝品涂敷器等形式的微囊化的遞送系統(tǒng)的具體實(shí)施方案。本發(fā)明還涉及制造微囊化的遞送系統(tǒng)的方法，所述方法包括將一種或多種待遞送 的物質(zhì)囊封在微囊中，并將被囊封的物質(zhì)施加于基材。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包含基材的組合品，所述基材附著有一個(gè)或多個(gè) 微囊，所述微囊包含囊封有一種或多種待遞送物質(zhì)的一種或多種聚合物，使得一旦暴露于 適合條件，所述一種或多種待遞送物質(zhì)被釋放。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述適合條件不包括微 囊的觸裂。在一個(gè)實(shí)施方案中，適合條件包括一種或多種特定的匹配條件。在另一個(gè)實(shí)施 方案中，適合條件包括涉及微囊與基材或環(huán)境的化學(xué)反應(yīng)。在具體實(shí)施方案中，基材選自紙、蠟紙、塑料、玻璃、苯乙烯、纖維、濾紙、茶袋、咖啡 香料包(coffee flavor pods)和盤(pán)片以及鋁箔。在其他實(shí)施方案中，一種或多種待遞送的 物質(zhì)選自一種或多種調(diào)味劑、香精(aromas)、香料、著色劑、藥物、草藥、維生素、礦物質(zhì)、藥 物制劑、化妝品、美容劑、化學(xué)劑、分析劑、食品添加劑和飲料添加劑。在某些實(shí)施方案中，一 種或多種聚合物選自天然或合成的聚合物、膠類(lèi)、淀粉、脂類(lèi)、果膠和瓊脂。在某些實(shí)施方案 中，組合品是飲料濾器、飲料香料盤(pán)片、化妝品涂敷器、藥妝涂敷器、蒸煮袋、香料杯、指示劑 杯、藥物遞送杯或水安全杯。本發(fā)明還涉及制備組合品的方法，所述方法包括將一種或多種待囊封的物質(zhì)與一 種或多種聚合物在溶液中混合以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)微囊，任選將所述微囊與溶液分離，以及 將所述一個(gè)或多個(gè)微囊施加到基材，使得所述微囊牢固附著于所述基材。本發(fā)明還涉及向主要物質(zhì)提供添加劑的方法，所述方法包括提供包含基材的組合 品以及提供用于釋放所述一種或多種物質(zhì)的適合條件，所述基材附著有一個(gè)或多個(gè)微囊， 所述微囊包含囊封有一種或多種待遞送物質(zhì)的一種或多種聚合物，使得一旦暴露于適合條 件，所述一種或多種待遞送物質(zhì)被釋放。附圖簡(jiǎn)述

圖1顯示了典型的滴流式咖啡機(jī)籃型濾器1的實(shí)例，其具有多個(gè)附著于有皺褶的 濾籃內(nèi)底面3的微囊簇。如放大的視圖4中所示，微囊簇排列的圖案允許水正常過(guò)濾，以 防止通過(guò)微囊簇之間的空間發(fā)生溢流的情況，并允許足夠量的增香添加劑以制備整壺咖啡 (例如12杯)。圖2顯示了已被遮蔽的典型香料盤(pán)片，以演示如何能夠?qū)D像或公司標(biāo)識(shí)“印刷” 在微囊圖案內(nèi)。負(fù)像7在微囊簇8的絲網(wǎng)印刷過(guò)程中被遮蔽，從而在微囊圖案內(nèi)形成圖像。 使用多種顏色的微囊并利用普通的絲網(wǎng)印刷疊合技術(shù)，也能形成彩色圖像或標(biāo)識(shí)。圖3顯示了濾紙基材11表面上微囊簇9的排列以及它們之間的空間10的放大視 圖。圖4顯示了紙質(zhì)基材13上同樣的微囊簇12的顯著放大的剖視圖，清楚地顯示了 液體填充的單個(gè)明膠微球14。
圖5是使用了“圓錐形”濾籃或Melitta 型濾器(15)的咖啡濾器的可選構(gòu)型的 示意圖。微囊簇16附著于濾器套的內(nèi)部，但是由于濾器材料17的透明性，其可以從外部看 見(jiàn)。圖6是具有微囊簇的常規(guī)茶袋的示意圖，微囊簇可以包含藥物成分、草藥增補(bǔ)劑、 調(diào)味劑或其他有益的添加劑18，它們附著于半透明的、可透流體的封套19的內(nèi)表面上。圖7顯示了單核心、單層壁、液體填充的單個(gè)微囊的示意圖，顯示了內(nèi)部相20和外 部相21。圖8顯示了用于將微囊簇“絲網(wǎng)印刷”到基材上的特氟龍涂層的聚丙烯絲網(wǎng)掩模 22。放大的視圖23顯示了有孔材料的細(xì)節(jié)?？譓的尺寸和有孔材料25的厚度可以改變， 以適應(yīng)添加劑遞送體積的調(diào)整。當(dāng)然，微囊可以通過(guò)幾種可選方法施加到基材表面，包括但 不限于噴墨、噴涂、層壓以及其他許多方法。圖9顯示了幾種典型的圓形“香料盤(pán)片”構(gòu)型，具有各種不同的微囊圖案和盤(pán)片尺 寸。盤(pán)片形狀是優(yōu)選的，但是也可以使用任何其他的幾何形狀或簇圖案，只要其合并的表面 積(前和后表面積)足夠支持用于遞送的被囊封材料的必需體積即可。顯示的盤(pán)片是單面 的。圖10顯示了典型的一次性飲料杯沈，其具有以典型圖案附著于內(nèi)壁27上的含有 濃縮成分或添加劑的微囊簇。但是，在這種情況下，囊不必須是成“簇”的；因?yàn)榱黧w不穿過(guò) 容器；因此在微囊聚集體之間不需要存在“空間”。如果需要，囊可以連續(xù)的單涂層形式附 著，并且可以增加或減小圖案的厚度以調(diào)整添加劑體積和效能。發(fā)明詳述正如本文所述，本發(fā)明涉及微囊化的遞送系統(tǒng)、組合品或方法，其中一種或多種待
遞送物質(zhì)被囊封在小囊(例如微囊)中，并將囊施加或附著到基材的一個(gè)或多個(gè)表面。一
旦暴露于適合條件、即引起囊破裂或通透的條件，被囊封的物質(zhì)將潛在地釋放。在一個(gè)實(shí)施
方案中，“適合條件”不包含微囊的觸裂，即通過(guò)物理壓迫、磨損、刺穿或擠壓引起的微囊破 m農(nóng)。在優(yōu)選實(shí)施方案中，微囊的破裂利用一種或多種特定的匹配條件來(lái)進(jìn)行，以避免 被囊封物質(zhì)的意外、過(guò)早或非有意釋放。當(dāng)在本文中使用時(shí)，特定的匹配條件是特殊定制的 用于引起被囊封物質(zhì)相對(duì)立即釋放的條件。例如，為了引起某些微囊的相對(duì)立即釋放，可能 需要特定的PH和溫度條件，而為了引起其他微囊的相對(duì)立即釋放，可能需要特定的水性和 溫度條件。在優(yōu)選實(shí)施方案中，釋放由一種或多種動(dòng)態(tài)條件變化所引起。在其他優(yōu)選實(shí)施 方案中，物質(zhì)的釋放由涉及微囊與基材或環(huán)境的化學(xué)反應(yīng)所引起。事實(shí)上，任何有用的物質(zhì)都可以摻入到本發(fā)明使用的囊(例如微囊)中。適合的 物質(zhì)可以包括但不限于一種或多種調(diào)味劑、香精/香料、著色劑、藥物、草藥、維生素、礦物 質(zhì)、藥物制劑、化妝品或美容劑、化學(xué)和分析劑、食品和飲料添加劑，和潛釋放對(duì)其有益或有 用的任何其他物質(zhì)。物質(zhì)可以采取液體或固體形式，只要所述物質(zhì)不阻止如本文中進(jìn)一步 描述的微囊的形成即可。在某些實(shí)施方案中，包含采用濃縮和/或疏水形式、例如作為油基 提取物的物質(zhì)，可能是優(yōu)選的?？梢詥为?dú)囊封單一物質(zhì)，或者可以將物質(zhì)的組合囊封在相同 或不同的微囊中。例如，調(diào)味劑可以包括天然或人造調(diào)味劑，包括但不限于肉桂、榛子、杏仁、肉豆蔻、香草、甜味劑(例如蔗糖、玉米糖漿、果糖和葡萄糖)、辛香料、水果調(diào)味料、醋、醇類(lèi)物質(zhì) (例如Baileys 、Kahlua 、Chambord 、Frangelico 、伏特加酒、朗姆酒等)、巧克力、肉湯 以及禽類(lèi)和肉類(lèi)調(diào)味汁、牛奶、奶油等。著色劑可以包括但不限于天然或人造的食品級(jí)染 料。適合用于本發(fā)明的藥物和藥物制劑的實(shí)例包括任何可口服給藥的藥劑，包括但不 限于疫苗、止痛藥、抗生素、止咳藥、感冒藥、解酸劑等。適合的草藥和營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑包括但不 限于阿拉伯膠、人參、銀杏、紫錐菊、亞麻籽、亞麻籽油、蝴蝶亞仙人掌、番茄紅素、葉黃素和 輔酶Q10。維生素和礦物質(zhì)可以包括但不限于維生素A、B(硫胺素、核黃素、煙酸、泛酸、生 物素、維生素B-6、維生素B-12和葉酸)、C、D、E和K，鐵、鈣、鎂、硒和鋅。適合用于本發(fā)明 的食品和飲料添加劑包括例如抗氧化劑、抗微生物劑、乳化劑和穩(wěn)定劑。本發(fā)明的組合物特 別良好地適合于微劑量應(yīng)用。用于本發(fā)明的適合的化妝品或美容劑包括但不限于有機(jī)和合成物質(zhì)例如 Retinol 、皮膚護(hù)理劑例如護(hù)膚霜和化妝水、牙齒清潔和增白劑、指甲護(hù)理劑、香水、唇膏、 防曬劑、染發(fā)劑、睫毛油和化學(xué)脫皮劑。適合的化學(xué)和分析劑包括但不限于銀、氯、碘、硝酸 鉀、蛋白質(zhì)(例如抗體、受體等)、海石蕊(Roccella tinctoria)、酸、堿、核酸等。正如專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員所知，可以根據(jù)待囊封的物質(zhì)來(lái)選擇適合的囊封方法。例如，取 決于成本、應(yīng)用、物理性質(zhì)以及與待囊封材料的相容性，復(fù)凝聚或簡(jiǎn)凝聚、噴霧干燥、沃斯特 (Wurster)包衣法、流化床或共擠壓以及超聲空化法，是幾種適合使用的技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，囊 封過(guò)程需要將待遞送的物質(zhì)(“內(nèi)部相材料”)囊封在包含一種或多種聚合物(“外部相材 料”)的聚合物囊中。適合的聚合物或聚合物組合的選擇將取決于待囊封的物質(zhì)和被囊封物質(zhì)所附著/ 粘附的基材。適合的聚合物可以包括但不限于天然或合成的聚合物、膠類(lèi)、淀粉、脂類(lèi)、果膠 和瓊脂。例如，明膠(例如?；蜇i明膠)、阿拉伯樹(shù)膠、卡拉膠、刺槐豆膠、果膠，是適合用于 本發(fā)明的外部相材料的實(shí)例。在某些實(shí)施方案中，聚合物的勃魯姆強(qiáng)度(bloom strength) 為250或以上。對(duì)于食品、飲料、藥用營(yíng)養(yǎng)品(nutraceutical)、藥品或化妝品應(yīng)用來(lái)說(shuō)，外 部相材料必須是在適合的管理制度(GRAS、DSHEA、FDA等)下可接受的。一般來(lái)說(shuō)，將待囊封物質(zhì)與外部相材料的溶液混合，并使用本技術(shù)領(lǐng)域已知的方 法形成小液滴，小液滴包含捕集在外部相材料之內(nèi)的內(nèi)部相材料。單個(gè)微囊可以包含一種 或多種內(nèi)部相材料。形成的微囊的典型直徑為約50到約2500 μ m ；取決于待遞送的物質(zhì)的 體積，更小或更大直徑的微囊可能也是有用的。如果需要，可以利用幾種常用交聯(lián)劑例如戊二醛實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步聚合。對(duì)于大多數(shù)添 加劑來(lái)說(shuō)，如果使用的外部相材料在室溫下形成固體，通常不需要進(jìn)一步交聯(lián)。將形成的微囊與任何液體懸液分離開(kāi)，并施加到適合的基材上。微囊具有足夠的 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，允許通過(guò)許多不同方法施加到基材上，所述方法包括但不限于噴墨印刷、膠印、 通過(guò)有圖案掩模的絲網(wǎng)印刷和噴涂。然后將濕的囊漿液干燥，使微囊的殼硬化到足以進(jìn)行 操作而不引起被囊封的內(nèi)部相成分的釋放。微囊可以施加到任何適合的基材，包括紙、蠟紙、塑料(例如硬質(zhì)或軟質(zhì)塑料例如 塑料袋和塑料布)、玻璃、苯乙烯、纖維(例如布)、濾紙、茶袋、咖啡香料包和盤(pán)片、鋁箔等。 在施加微囊之前，基材表面可以是未改性的，或者可以進(jìn)行改性以增加微囊與基材的附著。例如，基材可以通過(guò)化學(xué)或機(jī)械手段蝕刻，使微囊與基材之間的結(jié)合增加。可替代或附加 地，可以將適合的粘合劑施加到基材表面，以將微囊粘附或附著到表面上。微囊可以采用有系統(tǒng)的或隨機(jī)的樣式附著，覆蓋基材的一個(gè)或多個(gè)表面的全部或 一部分。例如，微囊可采用圖形樣式附著，所述圖形樣式例如產(chǎn)品名稱(chēng)、公司標(biāo)識(shí)、格柵“烙 印”或其他合意的設(shè)計(jì)。在這種實(shí)施方案中，向微囊添加一種或多種染料并任選使用掩模技 術(shù)，以多次施加方式施加微囊可能是理想的，以便于產(chǎn)生特定圖案。或者，可以根據(jù)實(shí)施方 案的目標(biāo)用途，將微囊施加到基材的僅僅一部分上。例如，微囊可以?xún)H僅施加到飲料杯、整 合遞送杯或指示劑杯實(shí)施方案的下部?jī)?nèi)側(cè)面和底面上?？梢允┘游⒛沂沟媒o定基材最終只包含單一類(lèi)型的外部相材料，該外部相材料含 有一種或多種內(nèi)部相材料?；蛘?，可以施加一種以上類(lèi)型的外部相材料，在每種外部相中包 含一種或多種內(nèi)部相材料。例如，可以向基材施加囊封有氯的單一外部相材料，而另一種囊 封有氯清除劑的不同的外部相材料也可以施加到基材上。不同的外部相材料可以具有相同 或不同的環(huán)境觸發(fā)物。例如，附著于基材的一種外部相材料可以通過(guò)與液體的接觸來(lái)觸發(fā)， 而另一種附著在基材上的外部相材料可以通過(guò)閾值溫度觸發(fā)?；蛘?，附著于基材的一種外 部相材料可以通過(guò)閾值溫度觸發(fā)，而另一種附著于基材的外部相材料可以在更高或更低的 閾值溫度下觸發(fā)。通過(guò)這種方式，可以控制被囊封物質(zhì)的釋放(例如在同樣時(shí)間釋放或?qū)?不同觸發(fā)物做出響應(yīng)在不同時(shí)間釋放)。在遞送時(shí)，內(nèi)部相材料的釋放可以使用一種或多種適合的釋放或觸發(fā)方法來(lái)實(shí) 現(xiàn)?？梢栽O(shè)想許多釋放或觸發(fā)方法，只要所述方法能夠提供條件，使微囊破壞到足夠程度以 釋放被囊封的物質(zhì)即可。例如，適合的觸發(fā)物包括但不限于微囊的物理破碎(例如觸壓)、 PH變化、溫度、水分的存在、內(nèi)部相材料的膨脹、外部相材料的收縮、微波能量和/或化學(xué)反 應(yīng)。例如，酸性飲料例如橙汁與在弱酸存在下溶解或去穩(wěn)定的外部相材料接觸，將導(dǎo)致內(nèi)部 相材料的釋放；這是特定的匹配條件的實(shí)例?；蛘撸瑢?dǎo)入相對(duì)于被囊封的成分具有足夠溫度 差異、熱或冷的流體，將導(dǎo)致內(nèi)部相材料膨脹到超出微囊外殼的范圍，最終導(dǎo)致膜完整性的 災(zāi)難性喪失。本發(fā)明的某些實(shí)施方案可能需要微囊破裂以釋放出其中包含的物質(zhì)，但是其 他實(shí)施方案可能只需要微囊的通透到與周?chē)黧w或環(huán)境平衡的點(diǎn)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，基材由對(duì)于沖泡加熱的飲料例如咖啡或茶具有 足夠孔隙度的一段濾紙構(gòu)成，具有留住有機(jī)固體但是可透過(guò)濾出液體的能力。在滴流式自 動(dòng)咖啡機(jī)中使用的咖啡濾器是這種濾器的典型實(shí)例?！氨被颉盎@”形的具有圓形平底和有 皺褶側(cè)面的濾器，被用作香料遞送系統(tǒng)的一種應(yīng)用的基材。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，完成的囊被“絲網(wǎng)印刷”到咖啡濾器基材上，形成了如圖1 中所示的成簇微囊的圖樣。這種圖樣被用于使一部分水不受微囊阻礙地流過(guò)濾器，以防止 沖泡過(guò)程中的溢流情況，直到例如大部分微囊已經(jīng)溶解到使水通過(guò)以前沉積有微囊的濾膜 的程度。如果需要，這些圖樣可以改變，以形成文字、圖像和標(biāo)識(shí)(圖2)。圖樣也可以被改 性，以增加或降低添加劑的相對(duì)強(qiáng)度。圖3顯示了形成為具有圖案的簇的微囊的放大視圖， 而圖4描繪了出現(xiàn)在過(guò)濾材料表面上的聚集簇中單個(gè)裝填有流體的微囊的近視圖。使用不 同的濾器幾何形狀例如圓錐型或“Melitta”濾器(圖5)，可以獲得相似的結(jié)果，只要微囊位 于過(guò)濾材料在沖泡周期過(guò)程中變得被潤(rùn)濕的內(nèi)部部分中即可。這也適用于“茶袋”和其他使 用加熱的流體或蒸氣作為主要制備工藝的調(diào)味劑提取方法。本發(fā)明也可用于向其他飲料提例如熱蘋(píng)果汁、熱巧克力或任何其他將從潛調(diào)味技術(shù)獲益的加熱飲料， 所述潛調(diào)味技術(shù)將微囊化成分在制備過(guò)程中施加到濾器或紙質(zhì)基材上、或施加到可飲用飲 料的供應(yīng)容器的內(nèi)壁上。購(gòu)買(mǎi)大量并且有時(shí)昂貴的調(diào)味咖啡例如“成磅榛子”可能不能足夠快地用掉以避 免剩余部分變得不新鮮，作為對(duì)此的替代方案，本發(fā)明的實(shí)施方案允許用戶(hù)使用標(biāo)準(zhǔn)的未 調(diào)味烘焙咖啡一次為一壺或一杯調(diào)味。例如，如果本文中描述的濾器被提供成多種香味例 如肉桂、榛子和杏仁，那么用戶(hù)只需購(gòu)買(mǎi)單一的未調(diào)味烘焙咖啡就能制作一壺所需的風(fēng)味， 而不必購(gòu)買(mǎi)三種在推薦的咖啡儲(chǔ)存期限內(nèi)可能不能耗用完的大量預(yù)調(diào)味咖啡。在另一個(gè)實(shí) 例中，用戶(hù)可以獲得含有上好咖啡例如“Kona”或其他更濃郁、更昂貴的混合物的微囊化提 取物的濾器。代替購(gòu)買(mǎi)大量更昂貴的烘焙咖啡，用戶(hù)可以將更昂貴的烘焙咖啡的精華提供 到較低等級(jí)的咖啡、例如零售罐裝咖啡中。在其他實(shí)施方案中，本發(fā)明可用于向幾乎任何飲料添加幾乎任何添加劑。例如，人 們可以產(chǎn)生專(zhuān)門(mén)用于蘋(píng)果汁的“香料濾器”。當(dāng)蘋(píng)果汁通過(guò)適當(dāng)添加香料的濾器時(shí)，香料傳 遞到蘋(píng)果汁中。此外，許多原本通常不適合室溫儲(chǔ)存的易腐爛成分，可以在微囊化所提供的 阻擋層內(nèi)得到保護(hù)而免于腐敗。在另一個(gè)實(shí)例中，本發(fā)明包含了具有同樣構(gòu)造的濾器封套， 以浸泡在水中用于制備或泡茶?！安璐狈馓椎膬?nèi)部制備有類(lèi)似的微囊遞送系統(tǒng)，從而在與 熱水接觸后向茶提供調(diào)味劑、草藥例如洋甘菊或藥物例如阿司匹林，如圖6中所示。下面的實(shí)施例打算說(shuō)明本發(fā)明的某些實(shí)施方案，并且不打算對(duì)其進(jìn)行限制。所有 本文中引用的網(wǎng)站和文件的教授內(nèi)容，在此以其全文引為參考。
實(shí)施例實(shí)施例1 咖啡/飲料濾器在本發(fā)明的一個(gè)方面，微囊化的遞送系統(tǒng)體現(xiàn)為飲料(例如咖啡)濾器。在本實(shí)施例中，盡管已知有許多其他適合的方法，包括但不限于噴霧干燥、沃斯特 包衣法、流化床或共擠壓，但復(fù)凝聚是囊封的優(yōu)選方法。肉桂將用作示例性添加劑，但是也 可以使用許多其他添加劑例如榛子、杏仁、百利甜酒(Baileys)等。將一定量勃魯姆強(qiáng)度為 250或以上的高勃魯姆強(qiáng)度豬或牛明膠(即優(yōu)選的第一種聚合物)溶解在一定體積水中。 將等量的阿拉伯樹(shù)膠(即共聚物)溶解在等體積水中。在25攝氏度下溶膠的pH將為約 (6. 0-8. 0)。接下來(lái)，將適量的濃縮添加劑、優(yōu)選為油基提取物(即“內(nèi)部相”材料)添加到任 一種上述溶膠中，以形成乳液。然后在適度攪拌下，向第一種溶膠/乳液加入第二種溶膠。 一旦兩者混合后，開(kāi)始攪拌，以形成油提取物的液滴而不是油或疏水材料的層。一旦液滴被 分割成適合的尺寸(典型地直徑在50-2500 μ m之間或更大)，繼續(xù)進(jìn)行攪拌，但不會(huì)快得使 液滴尺寸減小，或慢得使其增大。然后將PH降低到約4. 5，并將材料的溫度增加到約45°C。 當(dāng)pH達(dá)到4. 5時(shí)，將出現(xiàn)可注意到的溶液的“霧化”。聚合物的這種絮凝作用表明在油滴周 圍正在形成凝聚層；也就是說(shuō)，一層明膠和阿拉伯樹(shù)膠(即外部相材料或復(fù)合聚合物)正在 油基添加劑周?chē)纬蓺?。一旦殼具有足夠厚度并且所有可獲得的凝聚層已經(jīng)包圍住油相， 則將溶膠在冷水浴中快速冷卻到約5°C。這時(shí)，液體復(fù)合物-聚合物壁固化，將添加劑截留 在新形成的微囊中(參見(jiàn)例如圖7)。然后將pH調(diào)整到高于6.0，以防止進(jìn)一步凝聚。取決于所需的PH變化，pH的調(diào)整可以使用乙酸或氫氧化鈉的弱溶液(5-10% )來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果需要，可以通過(guò)幾種常見(jiàn)交聯(lián)劑例如戊二醛來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的聚合。但是，在這 種特殊情況下，由于在肉桂調(diào)味劑中已經(jīng)存在有天然存在的醛(肉桂醛)，因此存在充分但 是相對(duì)弱的交聯(lián)。對(duì)于大多數(shù)其他添加劑來(lái)說(shuō)，如果使用的外部相材料在室溫下形成固體， 通常不需要進(jìn)一步交聯(lián)。然后將微囊放置在離心機(jī)或分離漏斗中，用水清洗并排水。由此 形成相對(duì)均勻的、球形的、液體填充的微囊的漿液。這些微囊可以脫水，成為自由流動(dòng)的粉 末并儲(chǔ)存，或可以就此使用；它們也可以漿液狀態(tài)儲(chǔ)存。外部囊將通過(guò)提供阻擋層對(duì)抗污染 或微生物侵襲來(lái)增加添加劑的儲(chǔ)存期限、保護(hù)香味和其他有效特性，直至內(nèi)部相材料釋放。接下來(lái)，可以使用有孔掩模或“篩網(wǎng)”將漿液施加于濾紙基材(參見(jiàn)例如圖8)。除 了孔的尺寸允許微囊穿過(guò)掩模而附著或粘附到下方基材上之外，該過(guò)程與絲網(wǎng)印刷非常相 似。在一個(gè)實(shí)施方案中，孔的直徑典型為約0.066"到約0.125"，以便允許適合的微囊簇 形成在基材上，其中含有足夠?yàn)檎麎?12杯)咖啡調(diào)味的添加劑。適合的掩模材料是特氟 龍涂層的有孔HDPE。在使用橡皮輥裝置將囊的漿液推擠過(guò)有孔掩模之后，取下掩模并允許 濾紙干燥。在干燥后，外部相材料一般將粘附于基材表面。但是，如果需要，可以使用淀粉、 白蛋白或其他可食用粘附劑等獨(dú)立的粘合劑。一旦脫水后，囊將硬化并具有足夠的壁強(qiáng)度， 可以正常操作而不會(huì)使原本脆弱的囊發(fā)生不慎破裂。在施加到基材之前，囊可以被著色，并 在印刷到濾紙上時(shí)以裝飾性圖案、文字、圖像或標(biāo)識(shí)形式施加(參見(jiàn)例如圖幻?；蛘撸梢?在將微囊施加到基材上之后對(duì)微囊和/或基材的全部或部分進(jìn)行著色?，F(xiàn)在，濾紙即可使 用。然后將濾紙放置在滴流式自動(dòng)咖啡機(jī)中，并裝填適量的假定普通等級(jí)的磨碎的咖 啡。以平常方式?jīng)_泡咖啡。當(dāng)熱水開(kāi)始濾過(guò)咖啡時(shí)，它開(kāi)始溶解附著于濾紙壁上的微囊的 明膠殼，從而將調(diào)味添加劑緩慢釋放到咖啡液流中?？盏奈⒛覛ご蟛糠秩芙猓⑴c用過(guò)的咖 啡豆顆粒一起保留在濾紙中?，F(xiàn)在，肉桂調(diào)味劑已經(jīng)成功傳遞到咖啡飲料中。這時(shí)，濾紙及 其內(nèi)含物可以被丟棄。除了調(diào)味劑之外，其他增進(jìn)特性的材料也可以摻入到本文描述的濾 紙中。它們可以包括但不限于用于除去氯和其他污染物的材料、改善口味的PH調(diào)節(jié)劑、或 增強(qiáng)或改變所沖泡飲料的外觀(guān)或物理特性的添加劑。實(shí)施例2 香料盤(pán)片在本發(fā)明的一個(gè)方面，微囊化的遞送系統(tǒng)體現(xiàn)為香料盤(pán)片。在本實(shí)施例中，微囊化的遞送系統(tǒng)與實(shí)施例1中同樣地制備，區(qū)別在于基材是紙 質(zhì)盤(pán)片或其他所需形狀，其上施加有微囊化物質(zhì)的圖案或涂層。圖9顯示了盤(pán)形圖案構(gòu)型 的幾個(gè)實(shí)例，直徑為0.066"到0.125"的微囊簇遍布盤(pán)片的整個(gè)表面。在本實(shí)施方案中， 囊封物質(zhì)的遞送可能僅僅需要在耗用之前將制備好的香料盤(pán)片在飲料中浸泡足夠長(zhǎng)的一 段時(shí)間以使微囊溶解，從而遞送內(nèi)部相組分。這些盤(pán)片可以配置成還向各種熱或冷的液體 飲料遞送調(diào)味劑、香料、特征調(diào)節(jié)劑、著色劑、維生素和藥物成分。實(shí)施例3 化妝品和藥妝品涂敷盤(pán)片在本發(fā)明的一個(gè)方面，微囊化的遞送系統(tǒng)體現(xiàn)為化妝品和藥妝品涂敷器例如涂敷 盤(pán)片。在本實(shí)施例中，微囊化的遞送系統(tǒng)與實(shí)施例2中同樣地制備，區(qū)別在于內(nèi)部相材 料構(gòu)成美容或藥物制劑，例如視黃醛或其他施加于皮膚的局部皮膚治療物。微囊將通過(guò)觸壓、PH改變、體溫、汗液的存在或外部環(huán)境條件釋放處內(nèi)部相材料，從而在特定的時(shí)間長(zhǎng)度 內(nèi)、在預(yù)定的釋放環(huán)境下以所需劑量遞送內(nèi)部組分。實(shí)施例4 蒸煮袋在本發(fā)明的一個(gè)方面，微囊化的遞送系統(tǒng)體現(xiàn)為適合在烤箱、蒸鍋、慢燉鍋、微波 爐等中使用的袋子。在本實(shí)施例中，微囊化的遞送系統(tǒng)與實(shí)施例1中同樣地制備，區(qū)別在于基材是耐 熱聚合物袋或封套，其表面被制備成可以使微囊牢固附著到其上。這種制備方法的實(shí)例是 通過(guò)化學(xué)或機(jī)械手段蝕刻表面，以允許塑料表面與微囊外部相材料之間的機(jī)械結(jié)合。在制 造過(guò)程之前制備或獨(dú)立制備微囊的情況下，如果需要可以使用附加粘合劑來(lái)附著微囊。實(shí) 施方案的目的是允許食品添加劑例如著色劑、香精、維生素、調(diào)味劑或可能適合于這種應(yīng)用 的其他成分或添加劑潛在地釋放。將食品物件放置在袋中，然后通過(guò)任何方便和適合方法 例如對(duì)流、煮沸或微波進(jìn)行烹制。微囊以某種圖案附著于封套-袋的內(nèi)部。它們將在預(yù)定 條件下釋放出其內(nèi)部相組分，所述條件可以是一定溫度范圍、微波能量的存在、PH改變或任 何可用于引發(fā)微囊破裂的其他因素。在釋放后，微囊將根據(jù)它們附著于蒸煮袋內(nèi)部的圖案 向食物物品的表面遞送調(diào)味劑、香精、著色劑或甚至“格柵烙印圖案”。本實(shí)施方案在制造預(yù) 制的冷凍食品、特別是原來(lái)不能達(dá)到通過(guò)常規(guī)烤箱烹制所賦予的理想特性的微波烹制食品 中特別有用。實(shí)施例5 香料杯在本發(fā)明的一個(gè)方面，微囊化的遞送系統(tǒng)體現(xiàn)為杯或碗。在本實(shí)施例中，微囊化的遞送系統(tǒng)也與實(shí)施例1中所示同樣地制備，區(qū)別在于基 材是碗、飲料杯或其他食品或飲料容器。理想地，容器應(yīng)該是用后即棄、一次性使用的用于 熱或冷食品或飲料的容器，具有附著于所述容器的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)表面上排列成圖案或連續(xù) 層的微囊，用于將物質(zhì)傳遞到導(dǎo)入到容器中的任何食品或流體。圖10顯示了普通熱飲杯 (例如紙質(zhì)咖啡杯)的內(nèi)壁，具有絲網(wǎng)印刷到涂層紙的內(nèi)表面上的“濃縮即食咖啡”微囊簇 圖案。微囊殼具有足夠強(qiáng)度，允許杯子“嵌套”堆放儲(chǔ)存而不會(huì)由于觸裂造成內(nèi)部相材料的 無(wú)意或過(guò)早釋放。但是，一旦將熱或冷的液體導(dǎo)入容器，微囊將溶解，從而將它們的內(nèi)含物 釋放到流體中?？梢灶A(yù)見(jiàn)到，本實(shí)施例可以進(jìn)行修改，以用于幾乎所有其他類(lèi)型的容器，包 括用紙之外的其他材料例如塑料、苯乙烯、玻璃、天然纖維和許多其他材料構(gòu)造成的容器。 使用塑料、玻璃或類(lèi)似材料時(shí)可能需要表面活化，以便如實(shí)施例4中所述將微囊牢固附著 于基材上。囊可以包含例如構(gòu)成“即食咖啡”的成分，只需要添加水即可產(chǎn)生飲料。囊也可 以包含高級(jí)烘焙咖啡的提取物。如果將較低等級(jí)的咖啡飲料導(dǎo)入杯中，高等級(jí)提取物將被 釋放，從而增強(qiáng)較低等級(jí)混合物的口味和香味?；蛘撸铱梢灾话{(diào)味劑例如肉桂或甚至 飲料調(diào)味品例如代乳品、糖或二者。在后一種情況中，然后可以加入咖啡，釋放出代乳品和 糖的組合，并產(chǎn)生通常所稱(chēng)的“標(biāo)準(zhǔn)”杯飲料。這種配置的“預(yù)制”杯在咖啡販賣(mài)機(jī)中或在 不方便的場(chǎng)合例如由飛機(jī)上的飛行服務(wù)員提供咖啡的情況下特別有用，節(jié)省了大量時(shí)間、 空間和庫(kù)存。實(shí)施例6 整合遞送平臺(tái)(IDP)杯在本發(fā)明的一個(gè)方面，微囊化的遞送系統(tǒng)體現(xiàn)為用于整合遞送藥物的杯子。在本實(shí)施例中，微囊化的遞送系統(tǒng)也與實(shí)施例5中所示同樣地制備。但是這種配置的用途是打算用于各種藥物的施用。在本實(shí)施方案中，杯子可用于口服遞送廣范圍的藥 物制劑，例如疫苗、維生素、鎮(zhèn)痛藥、藥物或任何適合于這種遞送類(lèi)型的其他藥物化合物。這 對(duì)于不能或原本不愿吞服丸粒或片劑形式藥物的個(gè)體來(lái)說(shuō)是特別有益的。本發(fā)明也將便于 維生素和其他藥物制劑向兒童的給藥，因?yàn)樗幬锘蛟鲅a(bǔ)劑可以在對(duì)兒童來(lái)說(shuō)更開(kāi)胃和熟悉 的飲料中隱秘地遞送。在被囊封材料發(fā)生潛釋放后，兒童所選的飲料將變成載體介質(zhì)。一 些實(shí)用和有益的應(yīng)用包括但不限于兒童和成人維生素、感冒藥、牙齒增白系統(tǒng)、潔齒劑、阿 司匹林杯、Alka-Seltzer 杯、一次性疫苗杯和能量飲料。實(shí)施例7 指示劑杯在本發(fā)明的一個(gè)方面，微囊化的遞送系統(tǒng)體現(xiàn)為指示劑杯。在本實(shí)施例中，微囊化的遞送系統(tǒng)也與實(shí)施例5中所示同樣地制備，但是被囊封 的物質(zhì)適合于利用指示性顏色變化反應(yīng)來(lái)指示特定化學(xué)物質(zhì)、元素或化合物的存在或不存 在。在概念上，本實(shí)施方案與常規(guī)PH石蕊試紙條相似，但是利用含有指示劑例如海石蕊的 溶液或飽和粒子的囊封來(lái)發(fā)揮作用。這種指示可通過(guò)例如三種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)1.由摻入到附著的微囊的內(nèi)部或外部相中的指示劑或試劑所引起的顏色變化。指 示性顏色變化將通過(guò)囊的滲透而不是溶解來(lái)發(fā)生，導(dǎo)致囊改變顏色并同時(shí)維持完整性并附 著于容器壁上。2.通過(guò)附著于內(nèi)壁的微囊的外部相的溶解將指示劑釋放到液體中，引起導(dǎo)入的液 體的顏色變化。3.由緊密靠近或緊密接觸微囊所引起的顏色變化。其代表性實(shí)例是熱誘導(dǎo)的顏色 變化。盡管附著的囊保持完整，也不發(fā)生囊膜的滲透，但可以將熱發(fā)色的無(wú)色染料指示劑摻 入到微囊的內(nèi)部或外部相中，使囊對(duì)溫度變化敏感。如果一般來(lái)說(shuō)鄰近液體就足夠的話(huà)，這 些囊可以附著于容器的外表面上。但是，在熱傳導(dǎo)速度是關(guān)鍵的并且需要與液體的密切接 觸的情況下，本實(shí)施例提供了附加的用途。與這種類(lèi)型的其他指示劑不同，隔離狀態(tài)得以保 持，從而阻止了指示劑與一次性容器中的溶液相互作用或污染它們。本實(shí)施方案在必須確定化學(xué)物質(zhì)的存在或不存在、以及樣品的有效性必須在收集 時(shí)被證實(shí)的情況下，具有特別的實(shí)用性。其一個(gè)實(shí)例是一次性驗(yàn)?zāi)蛩幬餃y(cè)試裝置，其具有大 量附著于紙質(zhì)或塑料收集杯內(nèi)壁上的微囊，其中一定百分比的囊含有抗體染料偶聯(lián)物，剩 余的囊含有適當(dāng)校準(zhǔn)的熱發(fā)色指示劑溶液。在收集后，在存在預(yù)定化合物或化學(xué)物質(zhì)例如 THC、大麻素的情況下將在偶聯(lián)物囊中發(fā)生顏色變化。在熱敏感囊中將顯示類(lèi)似的顏色變 化，以確保樣品處于人體溫度下并確實(shí)是剛剛從測(cè)試對(duì)象收集的。多種類(lèi)型的指示劑囊可 以摻入到一個(gè)杯中用于各種獨(dú)立的測(cè)試，包括原本對(duì)于原位同時(shí)測(cè)試同一樣品來(lái)說(shuō)將是不 相容的過(guò)程的測(cè)試?？梢灶A(yù)見(jiàn)到本實(shí)施方案的許多其他應(yīng)用，并可以進(jìn)行配置以指示效力、 濃度、PH或任何適合于這種方法的其他即時(shí)化學(xué)物質(zhì)分析。用途包括但不限于藥物測(cè)試、 驗(yàn)?zāi)?、酮癥測(cè)試、妊娠測(cè)試、水安全性分析、PH測(cè)試、化學(xué)物質(zhì)分析或任何需要廉價(jià)、即時(shí)和 用后即棄的指示容器的應(yīng)用。實(shí)施例8 水安全性杯在本發(fā)明的一個(gè)方面，微囊化的遞送系統(tǒng)體現(xiàn)為水安全性杯。在本實(shí)施例中，微囊化的遞送系統(tǒng)與實(shí)施例5中所示同樣地制備，但是打算提供 增加水的可飲用性的手段。各種水消毒劑例如氯、銀和碘能夠有效對(duì)抗在未處理的水中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)有害細(xì)菌，并可以被囊封以在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用。在上面列出的三種消毒劑 中，氯的使用是最廉價(jià)和理想的。但是，它必須根據(jù)待處理的水的準(zhǔn)確體積以精確劑量進(jìn)行 遞送，這在受控的條件以外實(shí)施時(shí)一般被認(rèn)為是不實(shí)用的。但是，因?yàn)楸景l(fā)明的水安全性杯 含有已知體積的流體，在杯子被裝滿(mǎn)時(shí)可以施用足以消毒整個(gè)量的氯的準(zhǔn)確量。附著于容 器內(nèi)壁的含有微粒形式氯的微囊，將在與水接觸后溶解。消毒是立即發(fā)生的，并且一次性使 用的容器用后即棄?；蛘?，潛釋放時(shí)間長(zhǎng)于初級(jí)消毒微囊的微囊可以同時(shí)附著到容器壁上。 這些二級(jí)微囊可以包含氯清除劑例如硝酸鉀(硝石)或其他香味增強(qiáng)劑，以消除從初始純 化過(guò)程剩余的任何令人不愉快的余味。本實(shí)施例考慮到了具有特殊用途的配置，用于軍事、 國(guó)際旅行、旅館業(yè)、野營(yíng)、遠(yuǎn)足和其他可以獲得水但是可飲用性成問(wèn)題的戶(hù)外活動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種組合品，其包含基材，所述基材附著有一個(gè)或多個(gè)微囊，所述微囊包含囊封有一 種或多種待遞送物質(zhì)的一種或多種聚合物，使得一旦暴露于適合條件，所述一種或多種待 遞送物質(zhì)被釋放。
2.權(quán)利要求1的組合品，其中所述適合條件不包括微囊的觸裂。
3.權(quán)利要求1的組合品，其中所述適合條件包括一種或多種特定的匹配條件。
4.權(quán)利要求1的組合品，其中所述適合條件包括涉及微囊與基材或環(huán)境的化學(xué)反應(yīng)。
5.權(quán)利要求1的組合品，其中所述基材選自紙、蠟紙、塑料、玻璃、苯乙烯、纖維、濾紙、 茶袋、咖啡香料包和盤(pán)片以及鋁箔。
6.權(quán)利要求1的組合品，其中所述一種或多種待遞送物質(zhì)選自一種或多種調(diào)味劑、香 精、香料、著色劑、藥物、草藥、維生素、礦物質(zhì)、藥物制劑、化妝品、美容劑、化學(xué)劑、分析劑、 食品添加劑和飲料添加劑。
7.權(quán)利要求1的組合品，其中所述一種或多種聚合物選自天然或合成的聚合物、膠類(lèi)、 淀粉、脂類(lèi)、果膠和瓊脂。
8.權(quán)利要求1的組合品，其是飲料濾器、飲料香料盤(pán)片、化妝品涂敷器、藥妝涂敷器、蒸 煮袋、香料杯、指示劑杯、藥物遞送杯或水安全杯。
9.一種制備組合品的方法，所述方法包括將一種或多種待囊封的物質(zhì)與一種或多種聚 合物在溶液中混合以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)微囊，任選將所述微囊與溶液分離，以及將所述一個(gè) 或多個(gè)微囊施加到基材，使得所述微囊牢固附著于所述基材。
10.一種向主要物質(zhì)提供添加劑的方法，所述方法包括提供包含基材的組合品以及提 供用于釋放一種或多種物質(zhì)的適合條件，所述基材附著有一個(gè)或多個(gè)微囊，所述微囊包含 囊封有所述一種或多種待遞送物質(zhì)的一種或多種聚合物，使得一旦暴露于適合條件，所述 一種或多種待遞送物質(zhì)被釋放。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了微囊化的遞送系統(tǒng)、組合品或方法，其中一種或多種待遞送的物質(zhì)被囊封在小囊(例如微囊)中，并將囊施加或附著到基材的一個(gè)或多個(gè)表面上。一旦暴露于適合條件，被囊封的物質(zhì)被潛在地釋放。
文檔編號(hào)B01J13/02GK102083524SQ200980125110
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者薩爾瓦托雷·阿爾伯特·塞萊斯特 申請(qǐng)人:加優(yōu)有限責(zé)任公司